【題目】甲烷是重要的氣體燃料和化工原料;卮鹣铝袉栴}:

1)已知CH4、COH2的燃燒熱分別為akJ/mol、bkJ/mol、ckJ/mol18g液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水吸熱dkJ/mol。利用甲烷制備合成氣的化學(xué)方程式CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH。

ΔH=__kJ/mol

②一定溫度下,在恒容的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng),下列表示反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有___(填字母)。

A.v(CH4)=v(H2O)

B.氣體壓強(qiáng)不再變化

C.單位時(shí)間每消耗1molCH4,同時(shí)產(chǎn)生3molH2

D.CH4H2的物質(zhì)的量之比為1∶3

2)在某密閉容器中通入2molCH42molH2O(g),在不同條件下發(fā)生反應(yīng)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),測(cè)得平衡時(shí)CH4的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

p1___p2(填、“=”),該反應(yīng)為___(填吸或放)熱反應(yīng)。

m、n、q三點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)大小關(guān)系為__。

③若q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為30,此時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率為___,該條件下的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=___(用含有P1的表達(dá)式表示,Kp為以分壓表示的平衡常數(shù))。

3)實(shí)驗(yàn)測(cè)定該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp隨溫度變化的曲線是如圖中的___(填a、b),理由是___。

【答案】(b+3c-a-d) AB KmKnKq 25% 0.03P12 a 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡常數(shù)增大,負(fù)對(duì)數(shù)減小,曲線a滿足

【解析】

(1)①依題意分別寫出燃燒熱化學(xué)反應(yīng)方程式,利用蓋斯定律解答;

②依據(jù)可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的判斷方法分析;

(2)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),正反應(yīng)是體積增大的反應(yīng),結(jié)合圖像分析在壓強(qiáng)不變的情況下升高溫度,CH4體積分?jǐn)?shù)減小,根據(jù)勒夏特列原理分析;

②化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響,結(jié)合圖示各點(diǎn)的溫度大小和反應(yīng)的移動(dòng)方向判斷平衡常數(shù)大小關(guān)系;

③根據(jù)題意和圖像結(jié)合三段式解答計(jì)算;

(3)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),分析溫度對(duì)平衡移動(dòng)的影響。

(1)CH4、COH2的燃燒熱分別為akJ/mol、bkJ/molckJ/mol。18g液態(tài)水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)水吸熱dkJ/mol

可得:①CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)H1=-akJ/mol;

CO(g)+O2(g)=CO2(g) H2=- bkJ/mol;

H2(g)+O2(g)=H2O(l) H3=-ckJ/mol

H2O(l)=H2O(g) H4=+dkJ/mol;

根據(jù)蓋斯定律:①--×3-④可得CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) H=(b+3c-a-d) kJ/mol;

Av(CH4)=v(H2O),等式中有正反應(yīng)速率,逆反應(yīng)速率,且成系數(shù)比,可說明正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),故A正確;

B.氣體壓強(qiáng)不再變化,即氣體分子數(shù)不變,可以判斷平衡狀態(tài),故B正確;

C.單位時(shí)間每消耗1molCH4,同時(shí)產(chǎn)生3molH2是相同的反應(yīng)方向,不能判斷平衡狀態(tài),故C錯(cuò)誤;

DCH4H2的物質(zhì)的量之比為13不能說明物質(zhì)的量及物質(zhì)的量濃度不變,無法判斷平衡狀態(tài),故D錯(cuò)誤;

答案選AB

(2)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng),甲烷的體積分?jǐn)?shù)增多,故p1p2;結(jié)合圖像分析可知,在壓強(qiáng)不變的情況下升高溫度,CH4體積分?jǐn)?shù)減小,說明平衡正向移動(dòng),故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng);

②化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響,正反應(yīng)吸熱,升高溫度,K增大,故KmKnKq;

③若q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為30,說明甲烷的體積分?jǐn)?shù)為30%,根據(jù)“三段式”:

=30%,可得x=0.5,故甲烷的轉(zhuǎn)化率=×100%=25%,相同條件下,物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比,該條件下的化學(xué)平衡常數(shù)Kp==0.032

(3)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡常數(shù)增大,負(fù)對(duì)數(shù)減小,曲線a滿足。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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Na2S2O4溶液顯__性,原因是__(用離子方程式表示)。

t1時(shí)溶液中只有一種溶質(zhì),此時(shí)含硫元素的粒子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>___。

0-t1段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__,t1-t2段溶液的pH變小的原因是__(用離子方程式表示)。

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A. 純水中25℃時(shí)的c(H+)比100℃時(shí)的c(H+)大

B. 25℃時(shí)某溶液中由水電離產(chǎn)生的c( H+)> =1×10-ll molL-1,則該溶液的pH可能是11或3

C. 將pH = 9的Ba(OH)2溶液與pH =4的稀鹽酸混合,并保持100 ℃的恒溫,混合溶液的PH=7,則此Ba(OH)2的溶液和鹽酸的體積比為10:1

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